KR20030087555A - 바아 및 로드 제품의 부단한 연속 압연 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따라, 감소된 단면적을 가지며 전방 및 후방 단부를 갖는 연속 제품 길이부를 생산하도록 압연기 통과 라인을 따라 배열된 복수개의 롤 스탠드를 통해 불연속 빌렛이 압연되는 연속 압연기에서, 연속 제2 롤 스탠드의 감기 속도를 초과하는 이송 속도로 제1 롤 스탠드를 작동하는 단계와, 제1 롤 스탠드로부터 압연기 통과 라인으로부터 멀리 유입 경로를 따라 용접 스테이션으로 이르게 하고, 제2 롤 스탠드 내에서의 연속 압연을 위해 용접 스테이션으로부터 이송 경로를 따라 다시 압연기 통과 라인으로 빠져나감에 따라, 제1 및 제2 제품 길이부를 안내하는 단계와, 제2 롤 스탠드 내에서 제1 제품 길이부의 압연이 일어나는 동안에 이송 경로를 따라 제1 제품 길이부의 제1 부분을 일시적으로 축적하는 단계와, 축적된 제1 부분이 제2 롤 스탠드 내에서 계속 압연되는 시간 간격 동안 용접 스테이션에서 제1 제품 길이부의 후방 단부를 보유하는 단계와, 유입 경로를 따라 제2 제품 길이부의 제2 부분을 일시적으로 축적하는 동안 상기 시간 간격 동안 용접 스테이션에서 제2 제품 길이부의 전방 단부를 보유하는 단계와, 상기 시간 간격 동안 보유된 전방 및 후방 단부를 함께 용접하는 단계와, 이에 따라 용접된 단부를 방출하는 단계를 포함하는, 제1 제품 길이부의 후방 단부를 연속 제2 제품 길이부의 전방 단부에 결합하는 방법 및 이를 위한 장치가 제공된다.

Description

바아 및 로드 제품의 부단한 연속 압연 {UNINTERRUPTED CONTINUOUS ROLLING OF BAR AND ROD PRODUCTS}
본 발명은 2002년 5월 8일 출원된 미국 특허 가출원 제60/378,757호를 우선권으로 주장한다.
본 발명은 열간조압연(roughing mill), 중간압연(intermediate mill) 및 사상압연(finishing mill) 섹션을 통해 불연속 빌렛을 고온 압연함으로써 연속 압연기 내에서 바아 및 로드 제품을 생산하는 것에 관한 것으로, 특히 압연 라인을 따라 선택된 위치에서 개별 제품 길이부를 단부-대-단부(end-to-end) 용접하여 압연기의 나머지를 통해 부단한 연속 압연을 가능하게 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
현재 사용되는 종래의 바아 및 로드 압연기에서, 용인된 통례는 노 내에서 가열된 다음, 감소된 단면적을 가지며 전방 및 후방 단부를 갖는 제품 길이부로 개별 압연하기 위해 배출되는 개별 빌렛으로 공정을 시작하는 것이다. 이 통례와 관련된 다수의 단점이 있다. 예컨대, 빌렛들 간의 시간 간격은 10 ％ 정도의 생산 손실 시간에 해당될 수 있다.
또한, 각각의 제품 길이부의 전방 및 후방 단부가 치수적으로 그리고/또는 야금학적으로 만족스럽지 않아서 잘라내지고 폐기되어야 하며, 이는 상당한 스크랩 손실(scrap loss)을 발생시킨다. 또한, 전방 단부는 특히 압연기의 다듬질 부분에서 도달된 높은 속도에서 코블링(cobbling)되기 쉽다.
이들 문제점을 회피하려는 노력에서, 압연기 내에 도입되기 전에 빌렛을 단부-대-단부로 용접하는 기술이 개발되었다. 그러나, 이것 역시 다소 문제가 있는 것으로 밝혀졌다. 큰 빌렛 단면의 용접은 육중한 장비와 대량의 전기 에너지 소비를 필요로 한다. 과도한 전기 에너지는 빌렛 단부들을 함께 강제하도록 요구된 육중한 클램핑 장치와 접촉함으로써 냉각된 빌렛 세그먼트를 유도적으로 재가열하는 것이 추가로 요구된다.
빌렛 용접의 다른 단점은 용접된 조인트에서의 용융된 금속이 최종 제품의 상당 길이로 후속하여 압연된다는 사실에서 기인한다. 예컨대, 22,500 mm2의 통상의 단면적을 갖는 빌렛이 용접된 다음 5.5 mm 로드로 압연될 때, 용접된 조인트의 용융된 금속은 최종 제품의 대략 94 미터를 통해 연장할 것이다. 빌렛들이 야금학적으로 상이하다면, 이 길이부는 상당한 손실에서 압연기 오퍼레이터로 스크랩되어야 할 것이다.
본 발명은 현재의 통례와 관련된 문제 및 단점을 회피하거나 또는 적어도 상당히 최소화하는 방식으로 그리고 압연 라인을 따른 위치에 용접 기술을 압연 공정에 적용한다.
도1은 본 발명에 따른 장치의 일 실시예의 평면도.
도2a 내지 도2j는 도1에 도시된 장치의 작동시 연속적인 단계를 보여주는 개략 도면.
도3은 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예의 평면도.
도4는 도3의 선 4-4를 따라 취한 확대 단면도로서 어큐뮬레이터의 적층된 저장 용량을 개략적으로 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
A: 제1 제품 길이부
B: 제2 제품 길이부
P: 압연기 통과 라인
10: 롤 스탠드
12: 롤 스탠드
14: 유입 경로
15: 이송 경로
28, 30, 32, 34: 핀치 롤
먼저 도1을 참조하면, 압연기 통과 라인(P)을 따라 위치된 제1 및 제2 수직 및 수평 롤 스탠드(10, 12)가 도시된다. 롤 스탠드(10)는 예컨대 압연기의 거친부분의 최종 롤 스탠드를 포함할 수 있고, 스탠드(12)는 압연기의 중간 부분의 최초 롤 스탠드를 포함할 수 있다. 롤 스탠드(10)의 이송 속도는 롤 스탠드(12)의 감기(take-up) 속도를 초과할 것이다. 따라서, 예시적인 작동에서 압연기가 시간 당 150 미터 톤의 비율로 2000 kg 빌렛을 압연하면서, 롤 스탠드(10)는 2052.5 mm/초의 이송 속도로 57.4 mm의 단면적을 갖는 바아를 생산할 것이다. 롤 스탠드(12)의 감기 속도는 1642 mm/초일 것이다.
스위치(11)는, 롤 스탠드(10)로부터 빠져나가는 연속 제품 길이부를 압연기 통과 라인(P)으로부터 멀리 그리고 유입 경로(14)를 따라 용접 스테이션(16)으로 이르게 하고, 롤 스탠드(12) 및 (도시되지 않은) 모든 후속 롤 스탠드 내에서의 연속 압연을 위해 용접 스테이션으로부터 이송 경로(15)를 따라 다시 압연기 통과 라인으로 안내하도록 배열된다. 이와 달리, 스위치(11)는 유입 경로(14)를 우회하여서 불연속 제품 길이부가 통과 라인(P)을 따라 계속하도록 작동될 수 있다.
리피터(18)의 형태인 제1 저장 수단은 이송 경로(15)를 따라 위치되고, 또한 리피터(20)의 형태인 제2 저장 수단은 유입 경로(14)를 따라 위치된다. 리피터(18, 20)는 본 기술분야의 숙련된 당업자에게 잘 공지된 종래의 설계일 수 있다.
용접 스테이션(16)은 제품 길이부들의 인접 후방 및 전방 단부를 용접하도록 구성된 용접기(22)를 포함한다. 용접된 조인트는 이송 경로(15)를 따라 계속하기 전에 버 제거 장치(deburring device; 24)에 의해 버가 제거된다. 용접된 조인트와 인접 제품 세그먼트는 필요하다면 인덕션 히터(26)에 의해 롤 스탠드(12)의 전방에서 재가열된다. 구동된 핀치 롤(28, 30, 32, 34)은 처리되는 제품 길이부의 전방 이동을 제어하도록 전략적으로 위치된다.
장치의 작동은 도2a 내지 도2j를 참조하여 이제 설명될 것이다.
도2a
제1 제품 길이부(A)는 시간 당 150 톤의 비율로 그리고 2052.5 mm/초의 속도로 롤 스탠드(10)를 통해 압연된다. 제품 길이부(A)는 유입 경로(14)를 따라 용접 스테이션(16)을 통해 그리고 이송 경로(15)를 따라 지나가고, 그 전방 단부(AFE)는 일시적으로 정지되는 핀치 롤 유닛(34)에 도달한다. 제1 제품 길이부의 제1 부분은 리피터(18) 내에서 루프(AL)의 형태로 축적되기 시작한다.
도2b
리피터(18) 내의 루프(AL)는 상당히 증가되고, 제1 제품 길이부의 전방 단부(AFE)는 이제 핀치 롤 유닛(34)을 통해 롤 스탠드(12) 내로 지나간다. 롤 스탠드(12)의 압연율은 1642 mm/초의 취입(take in) 속도로 시간 당 120 톤이다.
도2c
리피터(18) 내의 루프(AL)는 최대값에 도달하였다. 제1 제품 길이부의 후방단부(ATE)는 롤 스탠드(10)를 단지 통과하고, 제2 제품 길이부(B)의 전방 단부(BFE)는 롤 스탠드(10)에 접근한다.
도2d
제1 제품 길이부(A)의 후방 단부(ATE)는 제2 제품 길이부(B)의 전방 단부(BFE)가 롤 스탠드(10)에 들어감에 따라 이제 유입 경로(14) 내로 이동한다.
도2e
제1 제품 길이부(A)의 후방 단부(ATE)와 제2 제품 길이부(B)의 전방 단부(BFE)는 이들이 핀치 롤 유닛(32, 30)에 의해 인접 관계에 고정 유지되는 용접 스테이션(16)에 도달한다. 전방 및 후방 단부의 용접이 시작된다.
도2f
전방 및 후방 단부의 용접이 일어나는 동안, 리피터(18) 내의 제1 제품 길이부의 루프(AL)는 점차 고갈되고, 제2 제품 길이부(B)는 리피터(20) 내에 루프(BL)의 형태로 축적된다.
도2g
용접된 전방 및 후방 단부는 용접 스테이션(16)으로부터 롤 스탠드(12)로 진행하고, 리피터(20) 내에 이전에 축적된 루프(BL)는 이제 핀치 롤 유닛(30, 32)에 의해 리피터(18)로 전달된다.
도2h
리피터(20)로부터 리피터(18)로의 제품 루프(BL)의 전달이 계속됨에 따라, 제2 제품 길이부의 후방 단부(BTE)는 롤 스탠드(10)에 도달한다.
도2i
도2d를 참조하여 전술된 바와 같이, 제2 제품 길이부의 후방 단부(BTE)는 제3 제품 길이부(C)의 전방 단부(CFE)가 롤 스탠드(10)로 들어감에 따라 이제 유입 경로(14)내로 이동한다.
도2j
도2e를 참조하여 전술된 바와 같이, 제2 제품 길이부의 후방 단부(BTE)를 제3 제품 길이부의 전방 단부(CFE)에 용접하는 것이 개시된다.
핀치 롤 유닛(28, 30, 32, 34)은 개별적으로 구동되어 전술된 이동을 이루기위해 연속 제품 길이부를 가속, 감속 및 정지시키도록 선택적으로 제어될 수 있다. 용접이 바람직하게는 스테이션(14)에 정지된 전방 및 후방 단부로 달성되더라도, 이와 달리, 핀치 롤 유닛(30, 32)은 전방 및 후방 단부를 간단히 늦추도록 작동될 수 있어 용접기(22)는 플라이 상에서 용접을 이루도록 동일한 속도로 이동 가능하다.
선두의 제품이 롤 스탠드(12)에 공급되면, 그 다음 부단한 압연은 압연기의 나머지를 통해 그 스탠드에서 그리고 임의의 후속 스탠드에서 계속된다.
스테이션(16)에서 감소된 단면적을 갖는 전방 및 후방 단부의 용접은 최소의 에너지를 소비하며, 소형이며 저렴한 용접 장치로, 신속히 달성될 수 있다.
도3 및 도4는 본 발명의 다른 실시예를 도시하며, 도1의 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호에 의해 표시된다. 여기에서, 제1 실시예의 리피터(20)는 다단 어큐뮬레이터(40)에 의해 대체된다.
어큐뮬레이터는 원형 풋프린트(footprint; 44) 둘레에 배열된 수직으로 적층된 쌍의 안내 롤러(42)를 포함한다는 것을 도4로부터 알 수 있을 것이다. 안내 롤러는 도1의 실시예의 리피터(20)에 비교할 만한 제품 저장 용량을 제공하도록 구성 및 치수 설정된 나선형 이송 경로(46)를 한정한다.
이상의 관점에서, 이제 본 기술분야의 숙련된 당업자들은 롤 스탠드(10)로부터 빠져나가는 연속 제품 길이부를 압연기 통과 라인(P)으로부터 멀리 그리고 유입 경로(14)(또는 46)를 따라 용접 스테이션(16)으로, 롤 스탠드(12) 내에서의 연속 압연을 위해 용접 스테이션으로부터 이송 경로(15)를 따라 다시 압연기 통과 라인으로 전환하도록 본 발명이 작동한다는 것을 이해할 것이다. 리피터(18)는 하나의 제품 길이부의 제1 축적분을 일시적으로 저장하고 용접 스테이션에서 그 제품 길이부의 후방 단부를 정지 또는 늦추도록 용접 스테이션의 이송 측 상에서 핀치 롤 유닛(32, 34)과 관련하여 작동한다.
리피터(20)[또는 어큐뮬레이터(44)]는 용접 스테이션에서 다음 제품 길이부의 전방 단부를 정지 또는 늦추고 그 제품 길이부의 제2 축적분을 일시적으로 저장하도록 용접 스테이션의 유입 측 상에서 핀치 롤 유닛(28, 30)과 관련하여 작동한다.
제1 및 제2 제품 축적분은 용접 스테이션에서 정지 또는 늦춰진 후방 및 전방 단부를 용접하는데 충분한 시간을 허용한다. 따라서, 연속 제품은 롤 스탠드(10)로부터 수용되는 불연속 제품 길이부로부터 롤 스탠드(12)로 공급된다.
본 발명은 약 700 내지 4400 mm2의 범위를 갖는 감소된 단면적을 갖는 제품 길이부들을 결합하는데 가장 유리하게 채용된다. 여기에서, 용접된 조인트의 용융된 금속은 비교적 작은 길이부를 통해 3 내지 18 미터 정도로 연장할 것이다. 따라서, 상이한 야금학적 성질을 갖는 빌렛 길이부가 용접될 때라도, 스크랩 손실은 압연 전에 빌렛을 용접할 때 체험되는 것과 비교하여 최소화될 것이다.

Claims (11)

  1. 감소된 단면적을 가지며 전방 및 후방 단부를 갖는 연속 제품 길이부를 생산하도록 압연기 통과 라인을 따라 배열된 복수개의 롤 스탠드를 통해 불연속 빌렛이 압연되는 연속 압연기에서, 제1 제품 길이부의 후방 단부를 연속 제2 제품 길이부의 전방 단부에 결합하는 방법이며,
    연속 제2 롤 스탠드의 감기 속도를 초과하는 이송 속도로 제1 롤 스탠드를 작동하는 단계와,
    제1 롤 스탠드로부터 압연기 통과 라인으로부터 멀리 유입 경로를 따라 용접 스테이션으로 이르게 하고, 제2 롤 스탠드 내에서의 연속 압연을 위해 용접 스테이션으로부터 이송 경로를 따라 다시 압연기 통과 라인으로 빠져나감에 따라, 제1 및 제2 제품 길이부를 안내하는 단계와,
    제2 롤 스탠드 내에서 제1 제품 길이부의 압연이 일어나는 동안에 이송 경로를 따라 제1 제품 길이부의 제1 부분을 일시적으로 축적하는 단계와,
    축적된 제1 부분이 제2 롤 스탠드 내에서 계속 압연되는 시간 간격 동안 용접 스테이션에서 제1 제품 길이부의 후방 단부를 보유하는 단계와,
    유입 경로를 따라 제2 제품 길이부의 제2 부분을 일시적으로 축적하는 동안 상기 시간 간격 동안 용접 스테이션에서 제2 제품 길이부의 전방 단부를 보유하는 단계와,
    상기 시간 간격 동안 보유된 전방 및 후방 단부를 함께 용접하는 단계와,
    이에 따라 용접된 단부를 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용접된 단부는 제2 롤 스탠드 내에서 압연되기 전에 버가 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제품 길이부는 제2 롤 스탠드 내에서 압연되기 전에 재가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전방 및 후방 단부는 용접 스테이션에서 용접되는 동안 정지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 불연속 빌렛이 전방 및 후방 단부를 갖는 연속 제품 길이부로 압연되는 압연기에서, 제1 제품 길이부의 후방 단부를 연속 제2 제품 길이부의 전방 단부에 결합하는 장치이며,
    압연기 통과 라인을 따라 연속하여 배열된 제1 및 제2 롤 스탠드로서, 제1 롤 스탠드는 제2 롤 스탠드의 감기 속도를 초과하는 이송 속도로 작동 가능한, 제1 및 제2 롤 스탠드와,
    제1 롤 스탠드로부터 빠져나가는 제1 및 제2 제품 길이부를 압연기 통과 라인으로부터 멀리 유입 경로를 따라 용접 스테이션으로 이르게 하고, 용접 스테이션으로부터 이송 경로를 따라 다시 압연기 통과 라인으로 그리고 롤 스탠드로 안내하기 위한 안내 수단과,
    제2 롤 스탠드 내에서 제1 제품 길이부의 압연이 일어나는 동안에 이송 경로를 따라 제1 제품 길이부의 제1 부분을 일시적으로 축적하기 위한 제1 저장 수단과,
    제1 제품 길이부의 축적된 제1 부분이 제2 롤 스탠드 내에서 계속 압연되는 시간 간격 동안 용접 스테이션에서 제1 제품 길이부의 후방 단부와 제2 제품 길이부의 전방 단부를 보유하기 위한 보유 수단과,
    상기 시간 간격 동안 유입 경로를 따라 제2 제품 길이부의 제2 부분을 일시적으로 축적하기 위한 제2 저장 수단과,
    상기 용접 스테이션에서 보유된 전방 및 후방 단부를 함께 용접하기 위한 용접 수단을 포함하고,
    이에 따라 용접된 전방 및 후방 단부의 방출은 제2 롤 스탠드 내에서 제1 및 제2 제품 길이부의 압연이 계속되고 중단되지 않게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보유 수단은 상기 용접 스테이션에서 전방 및 후방 단부를 정지시키도록 작동 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 이송 경로를 따라 상기 제1 및 제2 제품 길이부의 용접된 전방 및 후방 단부에서 버를 제거하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제2 롤 스탠드의 전방에 상기 제품 길이부를 재가열하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 제1 저장 수단은 루프의 형태로 상기 제1 부분을 축적하기 위한 리피터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 정지 수단은 상기 용접 스테이션의 유입 및 이송 측 상에 구동된 핀치 롤 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제품 길이부는 약 700 내지 4400 mm2범위의 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
KR10-2003-0028775A 2002-05-08 2003-05-07 로드 및 바아의 불연속 제품 길이부를 압연하는 방법 및 장치 KR100520862B1 (ko)

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